2021 Fiscal Year Annual Research Report
カルシウム・リン代謝制御からの骨恒常性および老化制御
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21H03057
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
宮本 健史 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (70383768)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 整形外科 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨粗鬆症は骨密度の低下などにより、骨の脆弱化が亢進した結果、骨折のリスクが高まった状態と定義される。骨粗鬆症患者数は、近年の高齢社会の到来を受けて年々増加しており、大腿骨近位部骨折などの骨脆弱性骨折の発生数も、増加の一途をたどっている。骨密度低下のリスクとして、閉経などの性ホルモンの低下が知られており、そのメカニズムも申請者らによって徐々に解明されてきていたが、加齢による骨密度低下のメカニズムは明らかではなかった。申請者は、膜貫 通型分子であるectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase 1 (Enpp1) がリン代謝の恒常性制御を介して、骨のカルシウム制御並びに全身的な異所性石灰化制御をになっていることを明らかにしてきた。Enpp1遺伝子の機能喪失型の自然変異マウスであるtip toe walkマウス（ttwマウス）では、リン代謝制御の恒常性破綻に基づく異所性石灰化を引き起こすことを示した。また、Enpp1がどの臓器で機能しているかを明らかにするため、Enpp1 floxマウスを新規に樹立することに成功した。現在は、様々な組織・臓器特異的なCreマウスと交配することで、Enpp1がどの臓器を起点に全身的なリン代謝の恒常性を制御するのかを明らかにすべく解析を進めているところである。さらに、どの組織・臓器でEnpp1が発現するかをリアルタイムでモニターするためにEnpp1遺伝子のローカスにluciferase-EGFP遺伝子をCRISPR/Cas9 systemで組み込んだノックインマウスであるEnpp1/luciferase-EGFP KIマウスの新規樹立にも成功した。Enpp1/luciferase-EGFP KIマウスでは実際にEnpp1の発現をリアルタイムで、マウスが生きた状態で評価が可能であることを確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
骨粗鬆症は加齢性の進行性疾患であるが、なぜ加齢により骨密度が低下するのか、その機序は明らかではなかった。申請者はEnpp1の機能不全が、リン代謝の恒常性破綻を介して骨密度低下の原因となり得ることを明らかにしてきた。本研究では、このことをさらに深く解析するために、Enpp1のfloxマウスを新たに樹立し、まずはEnpp1 floxマウスが樹立できているかを検証すべく、全身的にCreを発現するCAG CreマウスとEnpp1 floxマウスを交配してCAG Cre/Enpp1-flox/floxマウスを作成したところ、Enpp1欠損マウスと同様の表現型が確認できたことから、Enpp1 floxマウスが予定通り樹立できていることが確認できた。現在は、さまざまな組織特異的CreマウスとEnpp1 floxマウスとの交配が進んでおり、その解析も進行中である。また、Enpp1の発現を生体レベルで生きた状態でリアルタイムに確認ができるEnpp1/luciferase-EGFP KIマウスの樹立にも成功し、実際に生体でluciferaseの発光によりEnpp1の発現をモニターできることも確認できた。このEnpp1/luciferase-EGFP KIマウスの解析から、新たなEnpp1の発現組織を同定し、その組織特異的Creマウスとの交配も進行中である。以上のことから、研究が概ね順調に進行している、と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
Enpp1 floxマウスを用いてさまざまな組織特異的Creマウスとの交配により作出した組織特異的Enpp1欠損マウスの解析を進める。すでに、ある組織特異的Enpp1欠損マウスではEnpp1欠損マウスと同様の表現型を認めており、さらに解析を進める予定である。表現型の再現性が確認できれば、Enpp1欠損マウスに認める後縦靭帯骨化の有無や、大動脈や腎臓、アキレス腱等の異所性石灰化の有無、血中リン濃度の低下や骨密度低下の有無など、さまざまな表現型を解析し、Enpp1による骨密度維持への役割を解明していく予定である。
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